Activité enzymatique sur lipides végétaux : couplage de mesures interfaciales à l'échelle moléculaire (nm) et de mesures cinétiques de dégradation à l'échelle de l'objet (µm) (Enzymatic activity on plant lipids: combining interfacial measurements at the molecular (nm) scale with degradation kinetic measurements at the object (μm) scale) Kergomard, Jeanne - (2022-10-13) / Universite de Rennes 1 - Activité enzymatique sur lipides végétaux : couplage de mesures interfaciales à l'échelle moléculaire (nm) et de mesures cinétiques de dégradation à l'échelle de l'objet (µm) Accéder au document :  https://ged.univ-rennes1.fr/nuxeo/site/esupversion...

Langue : Français Directeur(s) de thèse:  Vié, Véronique; Bourlieu-Lacanal, Claire Discipline : Physique : environnement et biologie Laboratoire :  Institut de Physique de Rennes Ecole Doctorale : Matière, Molécules et Matériaux Classification : Physique Mots-clés : Membranes végétales, hétérogénéité, galactolipides, lipases digestives Plantes -- Membranes Lipides végétaux Lipases

Résumé : Les organismes de santé recommandent aujourd’hui de diversifier et d'augmenter nos apports alimentaires en acides gras polyinsaturés (AGPI) oméga-3, essentiels au bon fonctionnement de nos cellules. Pour répondre à ces recommandations, les membranes végétales, et en particulier les membranes photosynthétiques, représentent un réel potentiel, car elles contiennent des lipides spécifiques, et notamment des galactolipides, dont la dégradation par des réactions enzymatiques fournit des AGPI oméga-3. De par leur composition particulière, ces systèmes présentent des coexistences de phases et donc une hétérogénéité latérale influant sur leur digestibilité. Or, afin d’exploiter de façon optimale les sources lipidiques végétales, il est nécessaire de comprendre leur devenir dans le tractus gastro-intestinal humain. Les résultats obtenus dans ce travail de recherche viennent apporter une compréhension approfondie des mécanismes d’interactions entre les enzymes digestives et les assemblages membranaires végétaux. En particulier, ce travail est pionnier sur la digestion des monocouches hétérogènes de galactolipides et de phospholipides par de proches analogues des principales enzymes responsables de la dégradation gastro-intestinale des lipides végétaux chez l’Homme. L’originalité de cette étude repose sur une caractérisation poussée du comportement interfacial de systèmes lipidiques végétaux, présentant une hétérogénéité chimique induisant une hétérogénéité physique. La digestibilité de ces assemblages lipidiques végétaux hétérogènes a été étudiée à l’échelle moléculaire, mais également à l’échelle de l’objet micronique. Ce travail a permis de rendre compte de la spécificité de substrat des lipases et phospholipase étudiées (rDGL, sPLA2-IB, gPLRP2) sur les lipides polaires végétaux. En particulier, les activités galactolipase, mais également phospholipase A1 de la gPLRP2 ont été observées au niveau des systèmes hétérogènes de galactolipides et de phospholipides. La généricité d’action de ces enzymes par rapport à l’état physique des membranes a également été prouvée. Nous démontrons ici qu’au niveau des interfaces lipidiques, une forte teneur en groupements acyls polyinsaturés peut amplifier la compressibilité locale et être un atout pour l’insertion des lipases digestives. Cet aspect physique reste à confronter avec la spécificité chimique de l’enzyme. Globalement, les assemblages lipidiques végétaux sont riches en lipides polaires et particulièrement en galactolipides, qui concentrent des quantités importantes d’AGPI oméga-3, et sont bioaccessibles en conditions modèles sous l’action de la gPLRP2. Ces assemblages présentent en outre des propriétés tensioactives et de stabilité à l’oxydation caractérisées dans ce travail. L’activité galactolipase de la PLRP2 au niveau des monocouches membranaires modèles modulables, mais également au niveau des assemblages membranaires naturels, ouvre la voie vers le développement d’alternatives alimentaires végétales pour vectoriser des AGPI oméga-3, et contribuer à rééquilibrer les régimes alimentaires humains et animaux. Abstract : Health organizations now recommend diversifying and increasing our dietary intake of polyunsaturated fatty acids (PUFA) omega-3, which are essential for the proper functions of our cells. To meet these recommendations, plant membranes, and in particular photosynthetic membranes, represent a real potential, as they contain specific lipids, and in particular galactolipids, whose degradation by enzymatic reactions provides PUFA omega-3. Due to their particular composition, these systems present phase coexistences and thus lateral heterogeneity impacting their digestibility. In order to optimally exploit plant lipid sources, it is necessary to understand their fate in the human gastrointestinal tract. The results obtained in this research work provide an in-depth understanding of the mechanisms of interaction between digestive enzymes and plant membrane assemblies. In particular, this work is the first to investigate the digestion of heterogeneous monolayers of galactolipids and phospholipids by close analogues of the main enzymes responsible for the gastrointestinal degradation of plant lipids in humans. The originality of this study is based on a thorough characterization of the interfacial behavior of plant lipid systems, presenting a chemical heterogeneity inducing a physical heterogeneity. The digestibility of these heterogeneous plant lipid assemblies was studied at the molecular scale, but also at the micronic object scale. This work allowed to report the substrate specificity of the studied lipases and phospholipases (rDGL, sPLA2-IB, gPLRP2) on plant polar lipids. In particular, the galactolipase, but also phospholipase A1 activities of gPLRP2 were observed in heterogeneous galactolipid and phospholipid systems. The genericity of action of these enzymes with respect to the physical state of the membranes has also been demonstrated. We demonstrate here that at the lipid interfaces, a high content of polyunsaturated acyl groups can amplify the local compressibility and be an asset for the insertion of digestive lipases. This physical aspect remains to be confronted with the chemical specificity of the enzyme. Overall, plant lipid assemblies are rich in polar lipids and particularly galactolipids, which concentrate significant quantities of omega-3 PUFA, and are bioaccessible under model conditions under the action of gPLRP2. These assemblies also exhibit surface-active and oxidative stability properties characterized in this work. The galactolipase activity of PLRP2 at the level of modulable model membrane monolayers, but also at the level of natural membrane assemblies, opens the way to the development of plant-based dietary alternatives to vectorize omega-3 PUFA, and contribute to rebalancing human and animal diets.